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La découverte d’un sursaut d'ondes radios

Nouvelles

Publié: 10 Juil 2014

La découverte d’un sursaut ultrarapide d’ondes radios par des scientifiques au moyen du radiotélescope d’Arecibo, à Porto Rico, fournit de nouvelles preuves convaincantes de l’existence de mystérieuses impulsions qui semblent provenir des profondeurs de l’espace. 

Cette découverte effectuée par une équipe internationale d’astronomes a fait l’objet d’un article publié le 10 juillet 2014 dans la revue scientifique The Astrophysical Journal. Pour la première fois, un sursaut radio ultrarapide a été détecté à l’aide d’un instrument autre que le radiotélescope Parkes, en Australie. Des scientifiques de l’Observatoire Parkes ont décelé de telles impulsions à quelques reprises, mais l’absence d’observations similaires par d’autres installations a incité les spécialistes à se demander si l’appareil australien n’avait tout simplement pas capté des signaux provenant de sources situées sur ou à proximité de la Terre.

« Notre découverte est importante, car elle permet d’affirmer hors de tout doute que ces sursauts radios sont d’origine cosmique, affirme Victoria Kaspi, professeure d’astrophysique à l’Université McGill, à Montréal, et chercheuse principale du projet ayant mené à la découverte de ce phénomène. Selon toute vraisemblance, les ondes radios proviennent des confins de l’espace extragalactique – une perspective extrêmement intéressante. »

La cause exacte de ces sursauts radios représente une nouvelle énigme de taille pour les astrophysiciens. Les possibilités incluent un large éventail de phénomènes astrophysiques insolites, comme l’évaporation de trous noirs, les collisions entre étoiles à neutrons, ou les sursauts de magnétars ‒ un type d’étoile à neutrons ayant un champ magnétique extrêmement intense.

« Il se peut également que ces sursauts soient beaucoup plus brillants que les gigantesques sursauts de certains pulsars », précise James Cordes, professeur d’astronomie à l’Université Cornell et coauteur de la nouvelle étude. 

L’étrange sursaut a été détecté le 2 novembre 2012 à l’Observatoire d’Arecibo, une installation commanditée par la Fondation nationale des sciences (É.-U.) qui possède le radiotélescope le plus grand et le plus sensible au monde, doté d’une antenne parabolique de 305 mètres de diamètre couvrant une superficie approximative de 20 acres.

Si les sursauts radios ultrarapides ne durent que quelques  millièmes de secondes et sont rarement détectés, l’équipe internationale de scientifiques ayant fait état de la découverte d’Arecibo confirme les estimations précédentes selon lesquelles ces étranges phénomènes cosmiques se produisent environ 10 000 fois par jour dans le ciel. Ce nombre incroyablement élevé a été établi en mesurant la partie du ciel observée, ainsi que la durée de l’observation ayant permis de déceler les rares sursauts rapportés jusqu’à maintenant.

« L’éclat et la durée de ce phénomène, ainsi que la fréquence présumée de ces sursauts, concordent tous avec les propriétés des sursauts déjà détectés par le télescope Parkes, en Australie », affirme Laura Spitler, auteure principale du nouvel article. La scientifique, maintenant chercheuse postdoctorale à l’Institut de radioastronomie Max Planck, à Bonn, en Allemagne, était doctorante à l’Université Cornell lorsque les travaux ont été amorcés.

Selon la mesure d’un effet appelé « dispersion du plasma », les sursauts semblent provenir d’un endroit situé au-delà de la Voie lactée. Les impulsions qui voyagent à travers le cosmos se distinguent des interférences d’origine humaine par l’effet des électrons interstellaires qui ralentissent le déplacement des ondes radios  de basses fréquences. Le sursaut détecté par le télescope d’Arecibo affiche une dispersion maximale trois fois supérieure à celle que posséderait une source située au sein de la Galaxie, précisent les scientifiques.

Cette découverte a été réalisée dans le cadre de l’étude PALFA (pour « Pulsar Pulsar Arecibo L-Band Feed Array » en anglais) faisant appel à un réseau de détecteurs d'ondes radio dans la bande L afin de découvrir un vaste échantillon de pulsars ainsi que des objets rares permettant d’étudier les aspects fondamentaux de la physique des étoiles à neutrons et de mettre à l’épreuve certaines théories de la physique gravitationnelle.

Des efforts ont été entrepris afin de détecter des sursauts radios à l’aide de radiotélescopes dont la puissance permet l’observation de vastes régions du ciel. Certains télescopes en construction en Australie et en Afrique du Sud, ainsi que le télescope CHIME, au Canada, sont en mesure de détecter des sursauts radios ultrarapides; selon les astronomes, ces appareils, ainsi que d’autres nouvelles installations, pourraient ouvrir la voie à d’autres découvertes, ainsi qu’à une meilleure compréhension de ce mystérieux phénomène cosmique. 

Cette étude a été financée par des subventions de divers organismes, dont le Conseil européen de la recherche, la Fondation nationale des sciences, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Fonds de recherche du Québec ‒ Nature et technologies, et l’Institut canadien de recherches avancées. La professeure Kaspi est boursière de la Fondation R. Howard Webster du programme Cosmologie et gravité de l’Institut canadien de recherches avancées. Elle est également titulaire de la Chaire Lorne Trottier en astrophysique et cosmologie et d’une chaire de recherche du Canada à l’Université McGill.

L’Observatoire d’Arecibo est exploité par SRI International en collaboration avec l’Université métropolitaine Ana G. Méndez et l’Association universitaire de recherche spatiale, dans le cadre d’un accord de coopération avec la Fondation nationale des sciences (AST-1100968). 

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 “Fast Radio Burst Discovered in the Arecibo Pulsar ALFA Survey,” by L.G. Spitler, J.M. Cordes, et al. The Astrophysical Journal. Published online July 10, 2014. http://iopscience.iop.org/0004-637X/790/2/101/ 

IMAGES: 

- Optical sky image of the area in the constellation Auriga where the fast radio burst FRB 121102 has been detected. The position of the burst, between the old supernova remnant S147 (left) and the star formation region IC 410 (right) is marked with a green circle. The burst appears to originate from much deeper in space, far beyond our galaxy. CREDIT: Rogelio Bernal Andreo (DeepSkyColors.com).

- The Arecibo Observatory. CREDIT: NAIC - Arecibo Observatory, a facility of the NSF

 

 

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